益生菌保健和治療作用的研究進(jìn)展

　　益生菌這一概念出現在 19世紀,諾貝爾獎得主 Elie Metchnikoff認為,保加利亞農夫長(cháng)壽、健康的生活是因為長(cháng)期飲用發(fā)酵奶制品,確信酸奶中含有保護腸道不被有害菌破壞的微生物。后來(lái)微生物學(xué)家從健康人體分離鑒定出與患者不同的胃腸道菌群,這些在胃腸道發(fā)現并對人體有益的菌群稱(chēng)為益生菌。益生菌字面上的意思是“有益于生命”,具有促進(jìn)人、動(dòng)物健康的微生物。20世紀 30年代,科學(xué)家完成了益生菌對便秘作用的第一個(gè)臨床試驗。50年代,美國農業(yè)部批準益生菌產(chǎn)品用作豬腹瀉的藥物。整個(gè) 20世紀,不同的益生菌的功能用于預防和治療疾病。尤其在過(guò)去的 20年中,益生菌在保健和治療方面有著(zhù)不斷更新的重要性,這使益生菌工業(yè)得到繁榮發(fā)展 。

1　益生菌的營(yíng)養作用及生物活性

益生菌在消化道中能改善飲食營(yíng)養物質(zhì)的數量、有效性和消化性。益生菌發(fā)酵增加了酸奶、雙歧桿菌奶、奶酒中的葉酸、煙酸和核黃素水平,還釋放了各種酶和維生素進(jìn)入腸腔,這發(fā)揮了消化中的合成作用、減輕了腸道吸收不良的癥狀。細菌酶的水解作用提高了蛋白質(zhì)和脂肪的生物活性、增加自由氨基酸和短鏈脂肪酸（SCFA）的生成。吸收的 SCFA既是宿主的可用能量池,還能保護病原菌破壞的結腸黏膜,而且適宜的 SCFA濃度還能維持結腸內合適的 pH值,有利于許多細菌酶的表達和外來(lái)化合物、致癌物的代謝。益生菌還能產(chǎn)生乳酸、丙酸、正丁酸,降低腸內 pH值來(lái)抑制如沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等入侵的病原菌。另外,有的益生菌還能產(chǎn)生細菌素等抗菌物來(lái)抑制病原菌。

2　益生菌的保健、治療作用及其作用機理

除了營(yíng)養物的合成,無(wú)論在發(fā)酵食品的制劑時(shí)期還是在消化道中的益生菌也都能改善一些飲食營(yíng)養的消化性。同時(shí)益生菌及其發(fā)酵食品也能給予消費者各種重要的保健、治療益處,具有治療和有治療潛能的臨床癥狀包括腹瀉、腸胃炎、腸易激綜合征、炎癥性腸炎病、癌癥、免疫功能低下、乳糖不耐受、嬰兒過(guò)敏性疾病、高血脂癥、肝病、幽門(mén)螺旋桿菌感染等。

2. 1　對腸道疾病的作用 　許多對人的研究顯示,益生菌能降低胃腸道疾病的發(fā)病率、發(fā)病期和發(fā)病程度。益生菌最常見(jiàn)的用途就是對腹瀉疾病的預防和急性病毒及細菌性腹瀉的治療,對抗生素相關(guān)性腹瀉的控制也有其重要的潛在益處。許多特異的菌株,如 Lactobacillus GG、Lactobacillus reu-teri、Saccharomyces boulardii、Bifidobacteria spp.等已經(jīng)顯示對腹瀉、旅行腹瀉、輪狀病毒引起的兒童腹瀉有很好的療效。

益生菌能通過(guò)作用于免疫系統來(lái)預防或改善腹瀉,通過(guò)與粘附于上皮細胞上的病毒、細菌競爭來(lái)預防感染。體外研究證實(shí),益生菌制劑抑制病原微生物粘附腸道上皮細胞,抑制作用是通過(guò)增加腸道黏液素 MUC2、MUC3的表達為媒介的 。細菌上皮細胞粘附是多步驟的,首先是細菌與上皮細胞層的作用。益生菌通過(guò)加強腸內黏液素的產(chǎn)生來(lái)阻止腸道病原菌的附著(zhù),附著(zhù)能被抑制是空間障礙或者黏液素模仿上皮細胞的細菌結合位點(diǎn)而產(chǎn)生的競爭抑制 。

另外,益生菌還顯現對腸道的炎癥和功能性疾病有直接作用。如對于腸易激綜合征這一腸道最常見(jiàn)功能性疾病,Lactobacillus plantarum299v和 DSM9843在臨床顯現明顯地減輕腹部疼痛、腸胃氣脹、便秘等癥狀,而 S. boulardii只減輕腹瀉,但對其他癥狀沒(méi)有減輕作用 。

2. 2　通過(guò)免疫系統的有益作用　益生菌添加有直接和間接作用,益生菌表現出對胃腸道局部的直接作用,包括腸道菌群的調節和產(chǎn)生維生素。還有對胃腸道之外一些點(diǎn)的間接作用,包括關(guān)節、肺和皮膚。間接作用很可能通過(guò)改變炎癥介導素如炎癥因子來(lái)作用于免疫系統引起的炎癥。炎癥反應、關(guān)節炎、過(guò)敏及濕疹等癥的調控可能與胃腸道局部的免疫系統的調節相關(guān)。

2. 2. 1　對關(guān)節炎的作用。益生菌能調節風(fēng)濕性關(guān)節炎的炎癥,當發(fā)病時(shí)胃腸道變得有通透性的,提供一個(gè)聯(lián)系胃腸道的炎癥疾病和非炎癥疾病,而食用益生菌能導致免疫系統的調控或向下和后來(lái)胃腸道通透性的減低。將 30個(gè)慢性幼年關(guān)節炎病人分成兩組,分別服用 Lactobacillus GG和兩周期的牛初乳。檢測血液和糞便的免疫和非免疫防衛,觀(guān)察不同病人的腸腔防衛機制對疾病干擾的情況,顯示出口服 Lactoba-cillus GG具有加強黏膜的屏障機制。

2. 2. 2　對過(guò)敏癥和濕疹的作用。益生菌能改善黏膜屏障功能和調節免疫系統,對于下調具遺傳濕疹病人的超過(guò)敏反應和食物過(guò)敏的炎癥是十分重要的。Lactobacillus rhamnosus GG對圍產(chǎn)兒的治療降低了半歲時(shí)危險期嬰兒濕疹并發(fā)癥。定植新生兒“貧瘠”的胃腸道的起始細菌建立了的小生境對免疫調節和遺傳過(guò)敏癥的初步發(fā)展具有持續的作用。益生菌能加強腸腔內在的屏障機制和減輕腸道炎癥,提供一個(gè)處理食品敏感性的有用方法 。

益生菌對于減輕一些食品（如奶制品的蛋白質(zhì)）引起的過(guò)敏癥狀有明顯的效果�？赡苁峭ㄟ^(guò)降解蛋白質(zhì)成小分子的肽和氨基酸,給嬰兒飲食中添加水解乳清配方奶粉來(lái)減輕濕疹皮炎的癥狀。益生菌還被發(fā)現對遺傳性濕疹的孩子有上調抗炎的炎癥因子,如白細胞介素210。這既是一個(gè)對健康課題的免疫刺激作用,也是一個(gè)對敏感病人的免疫炎癥反應的下調作用。相似地,在動(dòng)物模式中,益生菌通過(guò)提高大分子的斷裂來(lái)加強抗原黏膜退化 。

2. 2. 3　對 HIV感染者的作用。HIV感染的孩子經(jīng)常經(jīng)歷細菌過(guò)度生長(cháng)引起的腹瀉、吸收不良等癥狀。服用 L. plantarum 299v能使免疫力低下者的免疫應答積極作用,改善感染者的生長(cháng)發(fā)育。當更多的益生菌一起食用時(shí),免疫應答則進(jìn)一步加強,尤其乳桿菌與雙歧桿菌合用效果更明顯。動(dòng)物模型和人體試驗證明了益生菌能加強特異和非特異的免疫應答,這些作用被認為是通過(guò)細胞活性和免疫球蛋白的增加來(lái)起作用。如在免疫缺陷鼠模式,Lactobacillus sp. 和 Bifidobacteria減少了白色念珠菌的全身擴散。另外,服用 Lactobacillus GG的一個(gè)對照試驗發(fā)現,纖維囊腫的孩子會(huì )減輕肺炎的癥狀。但是由于對人免疫功能的研究非常有限,因此很難推斷免疫功能的研究來(lái)解釋對人健康的作用 。

2. 3　對癌癥的預防和治療作用　許多體外、體內試驗表明,益生菌存在對癌癥的預防和治療作用。如最近研究發(fā)現,與標準 酸 奶 比 較, 益 生 菌 酸 奶（包 括 L. acidophilus145、B. longum913）干涉可很明顯地降低排泄物的遺傳毒性 ;L. bulgaricus發(fā)酵奶顯現對 4NQO（典型的誘導有機體突變的物質(zhì)）抗誘變劑活性,初步證據顯示,益生菌能通過(guò)抵消誘導有機體突變的物質(zhì)和遺傳毒性的作用來(lái)減少患癌;L. acidophilus的超級菌株 DDS1產(chǎn)生非常強的抗腫瘤活性。依一定劑量添加 L. acidophilus菌株的大鼠飼養能充分地抑制結腸癌細胞的總數;Lactobacillus GG減少人工結腸癌誘導的動(dòng)物腫瘤發(fā)生率和癌細胞數;L. acidophilus、L. casei和 L.helveticus的提取物用于治療鼠惡性腫瘤時(shí),出現抗癌活性;B. longum也具有抑制大鼠的結腸、肝、小腸、乳腺的腫瘤發(fā)生率和癌細胞數 。

益生菌培養物能降低化學(xué)致癌物的接觸主要是通過(guò):解毒吸收的致癌化合物;改變腸道環(huán)境來(lái)減低產(chǎn)生致癌化合物的細菌數量和代謝活性;產(chǎn)生代謝產(chǎn)物（如丁酸）來(lái)加速將死細胞的凋亡速度;產(chǎn)生抑制腫瘤細胞的生長(cháng);或者激活免疫系統來(lái)較好地防御癌細胞的增殖。另一個(gè)可能的解釋,益生菌對致癌物質(zhì)的預防作用是它們對腸內其他細菌的作用。益生菌可能抑制轉化前致癌物成致癌物的細菌生長(cháng),因此減少了腸內致癌物的數量。轉化前致癌物成致癌物的酶活性常作為益生菌對腸道菌群作用的指示劑,試驗結果顯示,食用 L. casei可延緩膀胱腫瘤的復發(fā),但是這一發(fā)現尚待確認。一個(gè)乳桿菌預防或延緩腫瘤發(fā)展的假設是它們可能與腸道中的誘導突變物質(zhì)結合,因而減少了誘導突變物質(zhì)的吸收。

2. 4　對血膽固醇、血脂、高血壓的控制作用 　我們知道,飲食中的膽固醇對血膽固醇影響較大,總血膽固醇或其他血脂太高被認為是發(fā)展成冠心病的危險因子。有研究顯示,益生菌或其發(fā)酵產(chǎn)品能降人體膽固醇和 LPL水平,對血壓也有很好的控制作用。體外研究已經(jīng)顯示,細菌能清除培養基中的膽固醇,所以益生菌降低人膽固醇的潛能受到更多關(guān)注。乳酸菌對血清膽固醇的作用,如 L. acidophilus的降膽固醇潛能已經(jīng)得到最廣泛的研究。一些人體研究顯示,高血膽固醇人群食用含益生菌的奶制品能減少血清膽固醇,但一般時(shí)候因為一些作用很小,難于檢測而使證據不是十分充分;也可能因為一些菌株具有這種作用而其他菌株沒(méi)有也是可能的。有研究顯示,益生菌對血脂水平也有益處;高脂膳食小鼠的研究顯示,飼用低水平的 L. reuteri 7 d可減少總膽固醇和甘油三脂水平分別是 38%、40%,但增加了 LDL 20%。高血脂病人經(jīng)服用 Lactobacillus sporogenes 3個(gè)月后,平均降低總膽固醇 32%、LDL膽固醇平均降低 35%�，F在認為,清除培養基中膽固醇只是一個(gè)膽固醇與游離膽酸的共沉淀的結果,而膽酸由細菌的膽鹽水解酶催化而成;其他體外研究提出了益生菌降膽固醇的可能機理:膽固醇結合到細菌細胞膜或壁上;細菌對膽固醇的吸收等 。

初步證據顯示,在動(dòng)物和人體試驗中都證實(shí)益生菌的攝入具有抗高血壓的作用。老年高血壓患者食用 L. helveticus和 Saccharomyces cerevisiae的發(fā)酵奶后,可降低收縮、舒張壓。益生菌的粉末狀提取物也被證實(shí)能降低高血壓患者的收縮、舒張壓、心率。鑒于當前心臟病的流行,規律的食用益生菌能為心臟病人提供一個(gè)溫和的預防作用 。

2. 5　對其他感染的預防和治療作用　益生菌在其他的一些領(lǐng)域,也顯示出積極的治療作用。酸奶能減輕乳糖缺乏的個(gè)體的乳糖不耐受癥狀,可能是因為發(fā)酵奶中乳酸菌在小腸里增加了乳糖酶活性。肝性腦�。℉E）是一種能威脅人生命的肝病,其精確的發(fā)病機理仍不是很清楚,但益生菌 S. ther-mophilus、Bifidobacteria、L. acidophilus、L. plantarum、L. casei、L.bulgaricus和 E. faecum等菌株通過(guò)多個(gè)作用機制來(lái)干擾其發(fā)病機制。這種治療優(yōu)于傳統處置方式,能降低門(mén)脈壓力來(lái)降低出血的風(fēng)險 。H. pylori與胃炎、胃潰瘍、胃癌有關(guān)系,體外研究顯示,Lactobacillus salivarius產(chǎn)生的大量的乳酸將抑制H. pylori,而且有研究顯示,益生菌抑制胃內 H. pylori的生長(cháng)繁殖,發(fā)現產(chǎn)生的乳酸濃度水平越高,對 H. pylori活性的減弱作用越明顯。例如 L. salivarius就既能在體外試驗,也能在老鼠體內抑制 H. pylori。短乳桿菌對 H. pylori感染者的治療結果顯示,該益生菌雖不能根除感染,但尿素呼吸試驗表明,胃黏膜鳥(niǎo)氨酸脫羧酶活性及多胺水平均明顯降低,表明 H. pylori受到抑制 。

3　益生菌產(chǎn)品及其安全性

益生菌必須具有在食品和制劑中好的貨架期,在食用時(shí)能有大量存活的細胞,以及在制劑中沒(méi)有病原菌和有毒物。因而益生菌的選擇標準為:對宿主有保健的作用;能經(jīng)受住食品中高細胞數和保持產(chǎn)品整個(gè)貨架期的可存活數;能穿越胃腸道;能粘附腸道上皮細胞和定植于腸道內壁;能產(chǎn)生病原菌的抗菌物質(zhì);能穩定腸道微生物菌群和與健康益處有關(guān)。目前已用于益生菌制劑的微生物包括乳酸菌、芽孢桿菌屬、酵母菌、絲狀真菌。一些最常見(jiàn)的益生菌產(chǎn)品是具有低聚果糖的 L. acidophilus、具有低聚果糖的 L. acidophilus和B. longum、具有低聚果糖的 Bifidus infantis和 L. acidophilus 。

最常用于益生菌制劑的微生物是乳酸菌,它們大多數來(lái)自健康的動(dòng)物腸道,因此它們通常是安全的。但益生菌在食品中的濃度變化很大,目前也沒(méi)有國際普遍接受的在酸奶和其他發(fā)酵食品中的細菌水平的統一標準;而且益生菌功效的測量方法也有許多內在的困難,但對乳糖不耐受、腹瀉、大腸癌的研究顯示,每天使用乳酸菌對許多可測的作用是必須的。奶制品的流行病學(xué)數據和益生菌安全性的總回顧顯示，益生菌沒(méi)有涉及人類(lèi)疾病傳染的證據,但益生菌的消費始終保留著(zhù)可能導致疾病和個(gè)體可能對特異菌株有不同的反應。食品工業(yè)需要在所有新益生菌菌株加入食品之前仔細地評價(jià)它們的安全性、功效和可能存在的副作用 。

4　研究重點(diǎn)和應用前景

益生菌的保健、治療作用被不斷深入地研究,正在進(jìn)行的基礎研究將繼續鑒定已有的益生菌,識別菌株的特異性作用,確定相應目的的最優(yōu)劑量,評估它們在加工、消化中的穩定性�；�因技術(shù)將在發(fā)展新的菌株起重要作用,基因序列的測定將增加對益生菌的機制和功能的研究。另外如基礎研究、工業(yè)化研究將集中在延長(cháng)菌株的貨架期、通過(guò)消化道的存活率、優(yōu)化附著(zhù)能力和發(fā)展合適的產(chǎn)品、處理和包裝過(guò)程確保理想的益處傳遞給消費者。雖然益生菌的應用存在劑量、存活率,以及工業(yè)標準的缺乏、潛在安全隱患等問(wèn)題,但其保健治療作用在臨床的廣泛應用具有相當可觀(guān)的潛能。隨著(zhù)時(shí)間的推移,包含益生菌的新食品將出現在如能量吧、谷類(lèi)食品、果汁、嬰兒配方奶粉和干酪,也會(huì )在特異疾病的保健品中;隨著(zhù)動(dòng)物和臨床研究的進(jìn)一步深入,益生菌在臨床的應用領(lǐng)域也將不斷擴展。

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